兼具高鎖固力、模組化設計特色 Zimmer快速工具交換模組滿足產線彈性需求
- 劉中興／台北
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市場環境快速變化，少量多樣、彈性生產模式逐漸成為主流，產線對於快速切換工具的需求與日俱增。Zimmer Group業務經理戴君衛表示，傳統的機器手臂應用多採用固定工具配置，無論是夾爪、吸盤或點焊槍等工具，大多以固定方式安裝，較適合大量重複性生產。Zimmer推出的快速工具交換模組（Tool Changer）採用獨特的斜楔齒結構設計，具備高鎖固力、扁平化設計、模組化能源傳輸等特性，可在短時間內完成工具更換，無需繁瑣的拆裝、配線及程式編輯工作，有效滿足生產線對高靈活性與彈性調度的需求。
Zimmer Group業務經理戴君衛表示，在結構設計上，該公司的快速工具交換模組主要分為安裝於機械手臂上的機器手臂端（Robot Side；公端），以及與工具結合的工具端（Tool Side；母端）等兩大部分。此設計採用空壓作為主要動力來源，具備鎖緊（Lock）與放鬆（Unlock）功能，可快速更換工具，免除繁瑣的拆裝、配線及程式編輯工作。
Zimmer的快速工具交換模組提供手動與自動兩種驅動方式。手動型號包括HWR2000系列與HWR系列。HWR2000系列僅需一支六角扳手即可完成Lock與Unlock的切換；更新型的HWR系列則配備可收折式手柄，完全不需要額外工具即可操作，手動型主要適用於低負載至中等負載場合，操作便利性高。
自動型則以WWR系列為主，廣泛應用於自動化產線。從最小規格的WWR40到最大的WWR160，可支援不同尺寸需求。特別值得一提的是WWR1000，雖然在台灣市場較少見，但在其他國家的汽車工業，特別是點焊或清洗應用中被廣泛使用。整個WWR系列的荷重範圍從20公斤至480公斤不等，可滿足各種負載需求。
在安全機制設計上，Zimmer的WWR系列產品具備斷氣保持特性，空壓中斷時仍能確保工具維持鎖固狀態。戴君衛指出，為確保安全性，WWR系列建議同時採用兩種監測功能：一是監測Lock/Unlock狀態，透過側面安裝的感測器偵測活塞位置；二是監測公母端的結合狀態，確保完整貼合。他強調，此一雙重保險設計可確保工具交換過程的可靠性與安全性，特別是在較大尺寸的應用中，可有效防止貼合面的傾斜問題。
技術特點方面，產品採用扁平化設計，可有效降低力矩對機器手臂負載能力的影響。接口設計符合ISO 9409-1標準，提供從PCD 40 mm到160 mm等不同規格（法蘭螺絲孔中心距），可與市面上大部分工業機器人的第六軸法蘭相容。特別值得一提的是，有別於市場上普遍使用鋼珠設計，該產品採用斜楔齒結構設計，透過仿形結合方式達成更強的鎖固力。相較於鋼珠的點接觸方式，斜楔齒結構提供面對面的完整接觸，不僅可用較小體積實現較大負載能力，且在動態運作時具有更高的安全性，特別是在高速移動或甩動情況下，不會出現鋼珠被逼退的風險。
在能源傳輸方面，標準配置包含多個氣路，可支援正壓與負壓應用。基本提供兩個控制氣源，最多可擴充至八個氣孔，滿足各種空壓需求。每個氣路都是獨立的，可靈活配置使用。此外，能源傳輸模組還可依需求傳輸液體（如水、油等流體）、電力（包含動力電流與訊號電流），以及各類感測器訊號，提供4-32PIN不同規格選擇。特殊應用如點焊等大電流需求，也有支援最高630V/15A的規格可選用，適合汽車工業等特殊應用場景。
氣路設計上，除標準氣孔外，若遇到特殊應用（如大型真空工具）需要較大流量時，可透過額外加裝能源傳輸模組來擴充氣路，確保足夠的流量需求。這種模組化設計提供了較高的應用靈活性，特別適合需要大量真空吸附的應用場景。在負壓應用中，若需要在短時間內完成真空吸附，較大的氣路孔徑可提供更高的流量，滿足快速應用需求。
Zimmer的快速工具交換模組應用涵蓋各類自動化產線，從一般工業應用到汽車產業的點焊、噴漆等特殊應用。Zimmer Group業務經理戴君衛建議，在規劃自動化系統時即應將此模組納入考量，並依實際應用需求選擇適當規格，包括負載重量、氣路數量、電氣需求等，同時預留未來擴充空間。由於規格選擇涉及多項專業考量，且後期改造常需進行電氣與氣壓迴路的大幅調整，不僅成本較高也會影響產線運作，因此可及早規劃並善用Zimmer的技術服務，藉此提升產線靈活性與生產效率，推動企業升級與轉型。詳請見官網。
